Una Planta de Tratamiento de Efluentes Industriales está formada por un conjunto de procesos diseñados para eliminar la carga contaminante de un líquido industrial antes de su reutilización o descarga en un cuerpo de agua, como un arroyo, lago o mar.

En el presente artículo, se analizará el contenido típico de los efluentes que se producen en la industria papelera, considerando las distintas fuentes de generación, así como también el tratamiento que se emplea para la correcta depuración de estas corrientes mencionadas.

La cantidad de efluentes generados en la industria papelera suele variar, en general, en función del tipo de proceso y de la tecnología utilizada para la producción del papel. Se distinguen los siguientes tres tipos de proceso comúnmente:

• Papel de pulpa mecánica: producción a partir de la madera y se suele utilizar en la fabricación de papel de diario, de impresión y de escritura.
• Papel de pulpa química: producción a partir de productos químicos para descomponer las sustancias presentes en la madera (materia prima) y se suele utilizar para la fabricación de papel de impresión y papel Tissue.
• Papel reciclado: producción a partir de papel usado y desechado, en combinación con fibras vírgenes provenientes de los anteriores procesos productivos.

La generación de efluentes en esta industria suele ser de aproximadamente 30-60 litros de efluente por kilogramo de papel producido para el proceso de pulpa mecánica. Alrededor de 50-150 litros de efluente por kg de papel producido para la industria de la pulpa química. Y, por último, cerca de 20-40 litros de efluente por kg de papel producido para la industria del papel reciclado.

En primer lugar, es importante caracterizar correctamente el efluente porque su contenido también puede variar según la naturaleza del proceso productivo que se realiza. Se trata, en general, de un líquido con una elevada carga orgánica (DQO, DBO₅) debido a la presencia de residuos orgánicos provenientes de la lignina y la celulosa, por ejemplo. También suelen contar con compuestos tales como fósforo y el nitrógeno que pueden provenir de los productos químicos utilizados en el proceso de fabricación. Los efluentes contienen sólidos suspendidos, que incluyen partículas de materia orgánica y sólidos sedimentables. Además, suelen contar con un pH ligeramente básico que se debe neutralizar.

Imagen representativa de la industria papelera

Aunque las características específicas del efluente pueden variar según las prácticas y equipos utilizados en cada tipo de fábrica papelera, existen algunas características comunes que tienden a estar presentes en los efluentes de esta industria.

Las características generales del efluente generado por la industria del papel son las siguientes:

• Alto contenido de materia orgánica (DQO/DBO₅).
• Alto contenido de nitrógeno y fósforo.
• Alto contenido de sólidos suspendidos totales (TSS).
• pH ligeramente básico.
• Metales pesados (en algunos casos, debido a los PQ utilizados).

En general, se utiliza el siguiente esquema de tratamiento compuesto por las siguientes operaciones unitarias:

• Pretratamiento (rejas finas, tamiz estático o rotativo, corrección de pH).
• Ecualización de caudal.
• Sistema de flotación DAF.
• Tratamiento biológico con sedimentador secundario (remoción de fósforo).
• Desinfección.
• Digestión de lodos.
• Deshidratación de lodos.

El pretratamiento en una planta de tratamiento de aguas residuales de una papelera comúnmente incluye el uso de rejas finas y un tamiz estático. Estos elementos son esenciales para eliminar materiales sólidos grandes y gruesos del agua residual antes de que ingrese al proceso principal de tratamiento. Las rejas finas suelen tener aperturas de entre 10 a 25 milímetros mientras que los tamices finos solamente permiten el paso de partículas con diámetros inferiores al rango entre 0,5 y 5 mm.

La ecualización de caudal tiene como objetivo estabilizar y regular el caudal de agua residual antes de su ingreso al sistema de tratamiento. Es fundamental para evitar que la cámara de aireación reciba sobrecargas que impidan una correcta depuración.

El tratamiento primario se suele utilizar con gran frecuencia debido a la elevada presencia de TSS (sólidos suspendidos totales) y a la alta carga orgánica. Estos deben ser removidos para evitar obstrucción de las bombas y problemas de mantenimiento de los equipos aguas debajo del proceso. En este caso, se suele introducir un sistema de regulación de pH y dosificación de productos químicos, seguido de un equipo DAF (Disolved Air Flotation). Este último logra reducir normalmente un 40% el porcentaje de carga orgánica y hasta más del 90% de los sólidos suspendidos totales con una coagulación/floculación previa.

El proceso que sigue y que aparece prácticamente en la totalidad de los casos es el tratamiento biológico en cámara de aireación (el tratamiento anaeróbico en algunos casos se suele usar cuando la carga es muy elevada y se busca obtener un beneficio energético del tratamiento, sin embargo, no es muy frecuente).

Se puede optar por un Tratamiento Convencional de Barros Activados, aunque también se pueden evaluar demás alternativas como MBR (Membrane Bio-Reactor) o SBR (Sequencing Batch Reactor). Estos últimos reactores mencionados son utilizados frecuentemente en casos en los que se busca reducir el espacio utilizado por los equipos de tratamiento. En general se usan plantas grandes ya que se requiere un gran volumen de aireación. Aunque el caudal no suele ser muy elevado, la carga sí lo es y la depuración se hace en cámaras de aireación de gran tamaño. El pretratamiento, ecualización y tratamiento con sistema DAF suelen generar que el tamaño requerido para cámara de aireación sea menor. Esto es importante porque la potencia consumida para mantener la aireación suele ser muy elevada.

Se debe tener en cuenta la remoción de nutrientes como el fósforo y el nitrógeno, así como también la eliminación de metales pesados en caso de ser necesario. En general, se suelen usar productos químicos para realizar tratamiento físico-químico y de esta manera eliminar estas sustancias. Tanto el MBR como el SBR correctamente diseñados presentan buenos rendimientos en cuanto a remoción de nutrientes y requieren un tamaño de instalación bastante menor que el que requiere el tratamiento convencional de barros activados.

Un factor muy importante a tener en cuenta durante el diseño del sistema de aireación es que el efluente de la industria papelera suele tener carbonatos y bicarbonatos (CO₃^2- y HCO₃^–) que provienen del proceso productivo. Estos suelen producir incrustaciones que dificultan enormemente la operación de los difusores de burbuja fina con membranas microperforadas. En esos casos, se deben buscar alternativas a las membranas de caucho EPDM ya que son muy sensibles y se suelen tapar con frecuencia. Se debe considerar una limpieza periódica con una frecuencia mucho mayor que en otros casos. También, considerar la adición de anti incrustantes.

Por este motivo, una interesante alternativa buscando además una alta eficiencia energética, es el diseño de equipos INVENT de mezclado y aireación HCMA^®. Estos requieren un mantenimiento prácticamente nulo y consumen mucha menor potencia debido a su innovador diseño hiperboloidal.

Esquema de un reactor biológico con equipos Invent HCMA®

La desinfección es un proceso que es requerido para eliminar la carga microbiana y lograr un vuelco dentro de especificación. Habitualmente se realiza en un laberinto de cloración con la dosificación de hipoclorito de sodio, para eliminar los microorganismos potencialmente patogénicos.

Por último, se realiza la digestión y deshidratación de los lodos producidos en la cámara de aireación para estabilizarlos y disminuir su volumen antes de su disposición final.  Los lodos provenientes del equipo DAF también pueden ser secados. En general, se opta por filtros prensa o tornillos prensa de discos móviles para estas instalaciones.

En conclusión, en este artículo se presentan las características típicas de los efluentes líquidos producidos por la industria papelera, así como también el tratamiento típico utilizado en estas situaciones.

En Bioingepro diseñamos, fabricamos y operamos plantas de tratamiento de efluentes industriales. Incluso hemos diseñado, fabricado y operado plantas para la industria del papel en numerosas oportunidades. En caso de tener alguna consulta o estar interesado en una cotización, no dude en comunicarse con nuestro equipo.